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【干貨分享】第七期:揭開(kāi)新冠病毒D614G突變的神秘面紗

近日,世界衛(wèi)生組織在例行新聞發(fā)布會(huì)上公布,29%新冠病毒樣本出現(xiàn)D614G變異,可能加強(qiáng)其傳播性。不過(guò)世衛(wèi)組織也進(jìn)一步表示,目前沒(méi)有證據(jù)表明變異會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的病情。基于新冠病毒的D614G突變,研究者針對(duì)新冠病毒該變異后的傳播性和感染力增強(qiáng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室論證與分析。

2022-02-21

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近日,世界衛(wèi)生組織在例行新聞發(fā)布會(huì)上公布,29%新冠病毒樣本出現(xiàn)D614G變異,可能加強(qiáng)其傳播性。不過(guò)世衛(wèi)組織也進(jìn)一步表示,目前沒(méi)有證據(jù)表明變異會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的病情?;谛鹿诓《镜腄614G突變,研究者針對(duì)新冠病毒該變異后的傳播性和感染力增強(qiáng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室論證與分析。



01
新冠病毒D614G突變機(jī)理

新冠病毒(SARS-CoV-2)的刺突S蛋白(Spike蛋白)由S基因編碼,是介導(dǎo)其進(jìn)入宿主細(xì)胞的蛋白,或者說(shuō)是新冠病毒用來(lái)進(jìn)攻人類(lèi)宿主細(xì)胞的“攻城錘”。S蛋白組合為三聚體結(jié)構(gòu)分布在病毒表面。D614G突變是新冠病毒S基因的第614個(gè)密碼子發(fā)生非同義突變,GAT密碼子編碼的天冬氨酸(Asp, D)突變?yōu)镚GT密碼子編碼的甘氨酸(Gly, G)。D614G突變以及它在S蛋白的位置見(jiàn)下圖:



02

D614G新冠病毒的病毒株數(shù)

和變異頻率統(tǒng)計(jì)



*本部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于來(lái)自國(guó)家生物信息中心-2019新冠病毒信息庫(kù)):

bigd.big.ac.cn



D614G突變的病毒株數(shù)和變異頻率隨時(shí)間增加:



全球主要地區(qū)的D614G突變病毒株數(shù)和變異頻率:

從統(tǒng)計(jì)圖中可以看出該變異病毒主要在歐洲(如英國(guó)、荷蘭、德國(guó))及美洲地區(qū)傳播。



中國(guó)的D614G突變病毒株數(shù)的占比在逐漸增加:



03

對(duì)于D614G新冠病毒的

學(xué)術(shù)前沿觀點(diǎn)


1. 2020年7月3日,來(lái)自美國(guó)杜克人類(lèi)疫苗研究所和外科系以及洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)在《Cell》上發(fā)表了關(guān)于SARS-CoV-2大流行中發(fā)生突變的最新研究成果。研究人員分析了謝菲爾德教學(xué)醫(yī)院的999名COVID-19患者的SARS-CoV-2序列,并將其與臨床數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)G614與COVID-19患者潛在的較高病毒載量相關(guān)。



2. 全國(guó)政協(xié)委員、重慶醫(yī)科大學(xué)校長(zhǎng)黃愛(ài)龍的團(tuán)隊(duì)在醫(yī)學(xué)預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上發(fā)表了題為:The D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity and decreases neutralization sensitivity to individual convalescent sera 的研究論文。此前,黃愛(ài)龍團(tuán)隊(duì)于4月29日、6月5日和6月18日短時(shí)間內(nèi)在國(guó)際頂級(jí)期刊 《自然·醫(yī)學(xué)》(Nature Medicine)發(fā)表了三篇論文,針對(duì)新冠病毒患者的抗體反應(yīng)和無(wú)癥狀感染者的臨床和免疫學(xué)特征展開(kāi)研究。 


此次研究中,黃愛(ài)龍團(tuán)隊(duì)詳細(xì)闡述了新冠病毒S蛋白在614位置的顯性突變(D614G突變)。研究表明,新冠病毒所屬的RNA病毒突變率極高,這可能助長(zhǎng)傳播和毒性。新冠病毒S蛋白中唯一的顯著變異就是非同義D614G突變(天冬氨酸D變?yōu)楦拾彼酖)。原始數(shù)據(jù)表明,S-G614是SARS-CoV-2的致病性更高的毒株,具有較高的傳播效率。研究者認(rèn)為這一突變可以增強(qiáng)蛋白酶對(duì)S蛋白的切割能力,從而促使病毒具有更強(qiáng)的感染能力。此外,D614G突變改變了S蛋白甚至是整個(gè)病毒的免疫原性,進(jìn)而降低了康復(fù)期血清對(duì)病毒的敏感性。 



3. 科研人員發(fā)現(xiàn),D614G突變?cè)谒蟹治龅男蛄兄姓急雀哌_(dá)64.6%,在全球范圍內(nèi)存在大量自然分布。因此,研究人員認(rèn)為,D614G突變?cè)谛鹿诓《具M(jìn)化過(guò)程中可能具有選擇優(yōu)勢(shì)。而此前的研究顯示,攜帶D614G突變的新冠病毒毒株已經(jīng)取代2019年的原始毒株成為了主流新冠病毒株。根據(jù)近日公布的數(shù)據(jù),導(dǎo)致6月北京新發(fā)地新冠疫情的病毒也均帶有D614G突變。



4. D614G突變?yōu)楹问剐鹿诓《靖懈腥玖?、更易進(jìn)入宿主?通常來(lái)講,冠狀病毒利用兩種不同的途徑侵入細(xì)胞:一種是蛋白酶介導(dǎo)的細(xì)胞表面途徑(protease-mediated cell-surface),另一種是胞內(nèi)體途徑(endosomal pathway)。冠狀病毒S蛋白會(huì)被宿主細(xì)胞的蛋白酶切割成S1亞基和S2亞基,其中,S1亞基負(fù)責(zé)受體識(shí)別和結(jié)合,S2亞基負(fù)責(zé)感染過(guò)程中入侵階段的膜融合。而通過(guò)蛋白酶切割實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)D614G這種突變引入了另外一個(gè)彈性蛋白酶2切割位點(diǎn),進(jìn)而可以增強(qiáng)蛋白酶對(duì)S蛋白的切割能力,促進(jìn)了其裂解和病毒細(xì)胞的進(jìn)入。這預(yù)示著S-D614G突變體對(duì)宿主細(xì)胞,甚至是個(gè)體有更強(qiáng)的感染力。



04
結(jié)語(yǔ)

所有的結(jié)論雖然證實(shí)該突變使得新冠病毒對(duì)人群更易感,但實(shí)驗(yàn)室中對(duì)研究?jī)H僅圍繞S蛋白展開(kāi),其他蛋白或表位并未考慮在內(nèi)。


根據(jù)目前的信息,D614G變異對(duì)于新冠病毒感染人的能力和毒性均有一定增強(qiáng),但其程度需更多的臨床數(shù)據(jù)支撐,離不開(kāi)持續(xù)的大量樣本檢測(cè)。對(duì)疫苗和檢測(cè)靶標(biāo)影響的評(píng)估,也需要保持對(duì)該變異的更多監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)


Cell. 2020 Jul 3;S0092-8674(20)30817-5. Making Sense of Mutation: What D614G Means for the COVID-19 Pandemic Remains Unclear.


Cell. 2020 Jul 3; S0092-8674(20)30820-5. Tracking Changes in SARS-CoV-2 Spike: Evidence that D614G Increases Infectivity of the COVID-19 Virus.


BioRxiv. 2020 Apr 30. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2.


BioRxiv. 2020 Jun 12; 2020.06.12.148726. The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity.


BioRxiv. 2020 Jun 15;2020.06.14.151357. The D614G mutation in SARS-CoV-2 Spike increases transduction of multiple human cell types.


Int J Clin Pract. 2020 May 6;e13525. SARS-CoV-2 viral spike G614 mutation exhibits higher case fatality rate.


Emerg Infect Dis. 2020 Jul;26(7):1470-1477. High Contagiousness and Rapid Spread of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2.




●第一期:q-PCR陰性樣本擴(kuò)增曲線下沉?

●第二期:顏色補(bǔ)償那些事兒

●第三期:分析PCR結(jié)果,還在使用自動(dòng)閾值線?

●第四期:PCR結(jié)果分析,自動(dòng)基線也別用啦

●第五期:數(shù)字PCR知多少

●第六期:探秘核酸提取


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